Процесс фотосинтеза в искусственно созданном листе
Искусственный лист представляет собой фотоэлектрохимическую ячейку, работа которой аналогична фотосинтезу растения. Лист состоит из фотоанода, фотокатода и специальной мембраны. При попадании солнечного света на фотоанод он расщепляет воду на газ, протоны и электроны.
Фотокатод при этом заставляет протоны и электроны объединяться в молекулы водорода. Далее водород проходит через пластиковую мембрану, благодаря которой молекулы водорода и кислорода не смешиваются, а после этого подаётся в систему хранения.
Фотоаноды и фотокатоды для фотоэлектрохимической ячейки могут быть сделаны из кремния или арсенида галлия, но контакт с водой приведёт к окислению и выходу их из строя. Чтобы защитить элементы от коррозии, исследователи покрыли их слоем двуокиси титана.
Чтобы реакция разложения воды проходила как можно более эффективно, учёные применили никелевое напыление, которым покрыли фотоанод в качестве катализатора. Фотокатод при этом покрыли тонким слоем никель-молибденового сплава.
Фотоэлектрохимическая ячейка способна работать до 40 часов, а каждый квадратный сантиметр поверхности искусственного листа способен превращать 10% солнечного излучения в химическую энергию в виде водорода для топливных элементов.
